Как добывают бронзу: производители, способы получения, технология производства

История бронзы

История бронзы

В 3 тыс. до Р.Х. люди начали широко применять в своей хозяйственнойдеятельности металлы. Переход от каменных орудий к металлическим имелколоссальное значение в истории человечества. Пожалуй, никакое другоеоткрытие не привело к таким значительным общественным сдвигам.

Первым металлом, получившим широкое распространение, была медь.Постоянно разыскивая необходимые им камни, наши предки, надо думать,уже в древности обратили внимание на красновато-зеленые или зеленоватосерые куски самородной меди. В обрывах берегов и скал им попадались медный колчедан, медный блеск и красная медная руда (куприт). Поначалу людииспользовали их как обыкновенные камни и обрабатывали соответствующимспособом. Вскоре они открыли, что при обработке меди ударами каменногомолотка ее твердость значительно возрастает и она делается пригодной дляизготовления инструментов. Таким образом вошли в употребление приемыхолодной обработки металла или примитивной ковки. Затем было сделанодругое важное открытие — кусок самородной меди или поверхностной породы, содержавшей металл, попадая в огонь костра, обнаруживал новые, несвойственные камню особенности: от сильного нагрева металл расплавлялсяи, остывая, приобретал новую форму. Если форму делали искусственно, тополучалось необходимое человеку изделие. Это свойство меди древние мастера использовали сначала для отливки украшений, а потом и для производства медных орудий труда. Так зародилась металлургия. Плавку стали осуществлять в специальных высокотемпературных печах, представлявших собой несколько измененную конструкцию хорошо известных людям гончарных печей. Вообще говоря, медь — мягкий металл, сильно уступающий втвердости камню. Но медные инструменты можно было быстро и легко затачивать. (По наблюдениям С.А. Семенова, при замене каменного топора намедный скорость рубки увеличивалась примерно в три раза.) Спрос на металлические инструменты стал быстро расти. Люди начали настоящую «охоту»за медной рудой. Оказалось, что она встречается далеко не везде. В техместах, где обнаруживались богатые залежи меди, возникала их интенсивнаяразработка, появлялось рудное и шахтное дело. Как показывают открытияархеологов, уже в древности процесс добычи руды был поставлен с большимразмахом. Например, вблизи Зальцбурга, где добыча меди началась около1600 году до Р.Х., шахты достигали глубины 100 м, а общая длинаотходящих от каждой шахты штреков составляла несколько километров.Древним рудокопам приходилось решать все те задачи, которые стоят иперед современными шахтерами: укрепление сводов, вентиляция, освещение,подъем на гора добытой руды. Штольни укрепляли деревяннымиподпорками. Добытую руду плавили неподалеку в невысоких глиняныхпечах с толстыми стенками. Подобные центры металлургии существовали и вдругих местах.


Бронзовый котел с приклепанными ручкамии приваренными отлитыми ножками

В конце 3 тыс. до Р.Х. древние мастера начали ис пользовать свойства сплавов, первым из которых стала бронза. На открытие бронзы людей должна была натолк нуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначи тельную (до 2%) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной. Оловянная руда могла попасть в медепла вильные печи и по другой причине. Как бы то ни было,

наблюдения за свойствами руд привели к освоению значения олова, котороеи стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав — бронзу. При нагревании с оловом медь плавилась лучше и легче подвергалась отливке, таккак становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались. Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всех отраслях человеческой деятельности. Само производство инструментов намного упростилось:вместо того, чтобы долгим и упорным трудом оббивать и шлифовать камень,люди наполняли готовые формы жидким металлом и получали результаты,которые и во сне не снились их предшественникам. Техника литья постепенно совершенствовалась. Сначала отливку производили в открытых глиняныхили песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно. Однако большим недостатком открытых форм было то,что в них получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложнойформы они не годились. Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Затем через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал, форму разбирали и получали готовое изделие.Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годилсядля фигурного литья. Но и это затруднение было преодолено, когда изобрелизакрытую форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точнаямодель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи.Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели. В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывала,форму разбивали. Благодаря всем этим операциям мастера получили воз-

можность отливать даже пустотелые предметы очень сложной формы. Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковкуи литье.

С развитием металлургии бронзовые изделия, повсюду стала вытеснятькаменные. Но не нужно думать, что это произошло очень быстро. Руды цветных металлов имелись далеко не везде. Причем олово встречалось гораздореже, чем медь. Металлы приходилось транспортировать на далекие расстояния. Стоимость металлических инструментов оставалась высокой. Все этомешало их широкому распространению. Бронза не могла до конца заменитькаменные инструменты. Это оказалось под силу только железу.

Источник: Рыжков К.В. 100 великих изобретений. — М.: Вече, 1999. —528с. — (100 великих).

История добычи металлов. Бронза и железо. Базовая версия

История украшений тесно переплетена с историей «приручения» металлов. В первую очередь в неолитической технологической революции сыграло роль появление металлических орудий труда и оружия — собствено, с тех пор люди и гибнут за металл. Однако ювелирное искусство было не менее важой частью развития культуры, а его история была тесно связана с историей религии. 5 тысяч лет назад не только Ближний Восток, но и Европа были уже достаточно плотно населены, а войны, миграции и торговля определяли наличие постоянных связей между различными георгафическими регионами. Попытаемся изложить краткую хронологию истории металлургии в базовой версии.

Освоение бронзы, сплава меди и олова, — двольно сложный процесс. Нужно было иметь два вида руды и уметь создавать температуру 1084’C для плавки меди (олово плавится при температуре 232’C). Древнейшие археологические находки из бронзы сделаны в Европе, на территории Сербии и Румынии, в Анатолии, на Кавказе и в Китае. Затем бронза появляется на территории Баварии, Испании и Италии.

Египетские бусины из метеоритного железа возрастом 5 тысяч лет

Самые первые бронзовые изделия делают из меди с добавлением мышьяка или из полиметаллических руд — в которых одноременно находятся и медь и олово. Собствено, месторождений меди было очень много — на Синае, в Анатолии, в горах Европы и Азии, в частности в Карпатах, на Кипре (название меди «cuprum» происходит от названия этого острова), в горах Китая. А вот месторождения олова встречаются редко. Поэтому олово становится одним из первых предметов торговли.

Китайцы закупают олово в Камбодже и Таиланде, первые разработки олова в Европе происходят в чешских Рудных горах, их добывают кельты на территории нынешнего британского Корнуолла и Девона и Бретани во Франции. Около Уль-Бруна (современная Турция) в 1982 году найден древний корабль со всем необходимым для бронзового литья — 10 тонн меди, тонна олова и 150 амфор смолы терпентинной фисташки для литейных форм. А вблизи острова Родос на дне Средиземного моря археологи обнаружили греческое судно с металлоломом, затонувшее более 3 тысяч лет назад.

Торговля ведется морскими и речными путями. Поэтому большое значение приобретают как технологии изготовления инструментов, так и судов, которыми особенно в этот период славится Египет и Междуречье. Знаменитым в древности экспортом становятся также египетские бусы из стекла — одного из первых искусственных материалов, наряду с бронзой. Египетские бусы находят в Шотландии, на Балтике и даже на Урале. Примерно в это же время хетты изобретают железо, хотя, возможно, впервые оно появляется в Таиланде. Хетты тщательно оберегают свои технологии, железо там ценится дороже золота и запрещено к вывозу из страны.

Затем в этой более-менее гармоничной системе происходит кризис, который в 12 веке до н.э. затронул средиземноморские цивилизации — Микены, Крит, Хеттское царство, Египет. Хатусса, столица хеттов, разрушена и государство прекращает свое существование. Население сокращается, материальная культура становится примитивной. Среди версий возможной катастрофы — развитие железной металлургии на Балканах и нашествие данайцев, ахейцев, этрусков. сардов, филистимлян и прочих «народов моря», вооруженных более совершенным оружием. Или катастрофический взыв вулкана Тера-Санторин, падение метеорита в Индийский океан или затопление Черного моря в результате таяния лендников — Потоп, одним словом. Еще версия — огромные миграции голодных людей с севера на юг, вызванные похолоданием. Каждые полторы тысячи лет Атлантический океан вызывает цилические периоды похолодания и потепления (цикл Бонда). Климат портится не только в Европе, но и в Африке и на Ближнем Востоке. В 1109 до н.э. году произошло мощное извержение вулкана Гекла. Эта катастрофа коснулась Средиземноморья, Индию и Китай она не затронула.

В результате медь и олово становятся дефицитными материалами, люди перешли на железо. Железо было известно много тысяч лет, в основном железно-никелевые метеориты и самородное железо. Первоначально его ковали, как и золото, поэтому первыми железными предметами были украшения, как например, бусы из железа в Египте. Из метеоритного железа был сделан кинжал Тутанхамона. Но это железо и инструменты 3 -2 тысячелетий до н.э. были слишком мягкими.

Египетские «космические» бусины из некрополя Герзеха (3200 г. до н.э) в Египте. Группа ученых из Университета колледжа Лондона в Катаре под руководством Тило Ререна доказала, что бусины сделаны из метеоритного железа, результаты были опубликованы в Journal of Archaeological Science. Чтобы не повредить бусины их сканировали при помощи потоков нейтронов и гамма-лучей, высокое содержание никеля, кобальта, фосфора и германия доказывало, что железо имело не рудное происхождение, а метеоритное. Кроме того, древние египтяне применяли для производства бусин не резьбу и сверление, а ковку и неоднократный обжиг. Железо превращали в пластинки толщиной 1-2 мм, сворачивали в цилиндрики длиной 1,5 — 1,7 см. В центре просверливали отверстие для нанизывания на нить. Такая технология требовала большого мастерства, поскольку метеоритное железо твердый, но при этом хрупкий материал. Бусины были частью ожерелья вместе с другими бусинами из золота и драгоценных камней. Хранятся в музе Университетского колледжа Лондона. Исследования показали,  что древние люди могли обрабатывать железо задолго до начала производства его из руды. Фото бус отсюда. Подробнее здесь. PDF статьи здесь

Ситуация изменилась после открытия нового способа обработки железа — сыродутного (кричная металлургия). Железная руда смешивалась с древесным углем, в печь мехами накачивался воздух — температура не достигала 1539’C, при которой железо начинает плавиться, но достаточно высокой — 800-1000″С, чтобы железо начинало восстанавливаться из окислов. Полученая масса — крица, проковывалась, в результате удалялись шлаки и железо делалось прочнее + закалка в холодной воде. К VIII в до н.э. люди начали делать оружие из железа такого же качества, как и бронзовое. Произошло это, по-видимому, в Испании. После этого происходит переход от бронзового века к железному, а металлургический процесс в таком виде существовал до начала 19 века, когда появилась доменная металургия и горячее литье.

Читайте также о хеттском железе и украшениях здесь
Иточники: здесь и здесь

передача сгутв о ювелирном икусстве и металлах

Медь | Национальный музей Ирландии

Коробка для обработки бронзового века содержит кусок медной руды. Прокрутите вниз, чтобы узнать больше о том, как медь использовалась в Ирландии бронзового века.

Использование медной руды в бронзовом веке

В доисторические времена Ирландия располагала значительными запасами меди и золота, что, возможно, делало ее одним из самых важных районов производства металлов в ранней доисторической Европе. Медная руда использовалась для изготовления инструментов из меди, а позже смешивалась с оловом для изготовления бронзовых инструментов. Обычные бронзовые инструменты включают топоры, наконечники копий, ножи, кинжалы, мечи и заклепки.

• Добыча меди в Ирландии

  Одним из первых медных рудников в Западной Европе является остров Росс в Лох-Лин, Килларни, графство Керри. Более тридцати медных рудников было расположено на горе Габриэль в графстве Корк. Медные руды добывались и переплавлялись, прежде чем из них изготавливались инструменты, оружие и украшения.

  Руды были добыты с использованием метода, известного как поджигание. Поджигание заключалось в том, чтобы поджечь скалу, а затем облить водой нагретую поверхность. Затем медные руды извлекали из скалы с помощью кувалд и молотков. Руды перед плавкой дробили. Процесс плавки включал удаление серы путем нагревания. В ходе этого процесса образуются отходы, называемые шлаком. В результате процесса плавки металлическая медь могла быть сформирована в слитки или «медные лепешки» для транспортировки к слесарям.

• Использование меди для производства бронзы

  Около 2000 г. до н.э. был введен новый метод добавления олова в медь для производства бронзы. Это было важным событием в металлообработке. Добавление олова к меди снижает температуру плавления, что облегчает работу с бронзой. Полученный сплав был намного тверже, когда из него отливали предметы. Кузнецы бронзового века постепенно пришли к выводу, что 10-12% олова было оптимальным количеством, необходимым для производства качественной бронзы. Любое количество выше или ниже этой цифры делало металл хрупким. Олово, используемое в бронзовых орудиях среднего и позднего бронзового века, скорее всего, было импортировано в Ирландию из Корнуолла. Возможно, его обменяли на ирландскую медь и золото.

• Формование и литье

  Металлические инструменты бронзового века были изготовлены с использованием форм для придания расплавленному металлу желаемой формы. Технология литья бронзы совершенствовалась в бронзовом веке. Первоначально изделия отливали путем заливки бронзы в выдолбленные каменные формы. К среднему бронзовому веку люди изобрели формы, состоящие из двух частей, в которых два выдолбленных камня соединялись вместе, а металл заливался в зазор наверху. Это позволило производить сложные предметы, такие как топоры и наконечники копий. К концу бронзового века мастера по металлу делали восковые или толстые модели того, что они хотели отлить, обмазывая их глиной, а затем нагревая глину, чтобы расплавить воск. Затем заливали расплавленный металл, и после затвердевания глину откалывали. Примеры таких форм выставлены на выставке «Доисторическая Ирландия» в Музее археологии.

Ссылки на выставки в Музее археологии

Медный кек и добыча камня
ирландские булавы бронзового века
медные рудники, а также
выставлены медные топоры
в «Доисторической Ирландии»
выставка. Эта выставка
прослеживает историю Ирландии
первые жители через
Мезолит, неолит и
Бронзовый век.

Ящик для хранения бронзового века – медь

Информационный вопрос

Как использование меди изменило трудовую жизнь людей?

Медная руда в ящике для обработки

Ящик для обработки бронзового века содержит кусок медной руды.

Учение о бронзовом веке с использованием меди

Существуют ключевые концепции, ключевые вопросы и результаты обучения для ряда мероприятий, связанных с медью. Эти ресурсы и задания можно загрузить для использования в классе.

• Об Объекте
• Ключевые понятия
• Ключевые вопросы
• Результаты обучения
• Деятельность
• Галерея

добыча бронзового века

Из подземных исследований и находок артефактов на поверхности Добыча бронзового века была подтверждена в ряде мест на горе. Используемые методы сильно отличались от тех, которые использовались горняками C18th.
За последние несколько лет после открытий на различных древних медных рудниках было получено понимание методов, используемых старателями меди бронзового века.
Известно, что человек бронзового века ценил медь и бронзу как как художественные, так и практические предметы. Руду добывали, используя только простые каменные и костяные инструменты.
Считается, что первоначально необработанная металлическая медь, найденная на поверхности, привлекла древних к использованию меди. Вскоре они начали бы царапать поверхность рядом с этими необработанными металлическими находками простыми костяными инструментами. На шахте Грейт-Орм в Лландидно было найдено несколько инструментов для скобления костей. Они должны были быть использованы для соскабливания рыхлой породы и камней из рудной жилы.

Костяные инструменты пригодились бы в мягких породах. Однако скала в Майнид Парис очень твердая и вскоре разрушила бы костяные орудия. В этом районе было обнаружено значительное количество крупной пляжной гальки. Геология камня отличается от естественной породы, и исследования предполагают, что они могли быть доставлены с пляжа Порт-Вен.
Эти камни-молоты или кувалды должны были использоваться для ударов по скале, чтобы разбить ее на более мелкие кусочки. Большинство этих молотков можно было бы держать в руках, однако на некоторых видны «бороздки», указывающие на то, где они могли быть привязаны к расщепленной палке для использования в качестве молотка.

Костяные инструменты пригодились бы в мягких породах. Однако скала в Майнид Парис очень твердая и вскоре разрушила бы костяные орудия. В этом районе было обнаружено значительное количество крупной пляжной гальки. Геология камня отличается от естественной породы, и исследования предполагают, что они могли быть доставлены с пляжа Порт-Вен.
Эти камни-молоты или кувалды должны были использоваться для ударов по скале, чтобы разбить ее на более мелкие кусочки. Большинство этих молотков можно было бы держать в руках, однако на некоторых видны «бороздки», указывающие на то, где они могли быть привязаны к расщепленной палке для использования в качестве молотка.

Там, где скала была слишком твердой, чтобы ее можно было разбить молотком, применялась техника поджигания.
Для этого бревна будут сложены против скалы. Зажигался костер и нагревалась скала. Затем воду выливали на поверхность скалы, заставляя ее трескаться, что значительно облегчало работу по извлечению руды.

Изначально руда добывалась только с поверхности. Однако позже человек бронзового века начал добывать руду из неглубоких карьеров, называемых колокольнями. В Mynydd Parys основание некоторых из этих колокольных ям было обнаружено на глубине до 50 футов под землей.

Радиоуглеродный анализ материала, найденного на дне колокольни под землей на горе Париж, дал дату около 3500 лет назад. Забавно думать, что человек бронзового века работал на горе Парыс так давно.
Тип медной руды, добытой в Майнидд Парис, содержал медно-серный минерал, называемый халькопиритом. Эксперименты показали, что если его нагреть на открытом огне, из руды образуется некоторое количество металлической меди. Однако это плохой и неэффективный способ извлечения руды.
Древние обнаружили, что руда лучше всего обрабатывается путем грубой сортировки, а затем измельчения лучшей руды с помощью простого каменного пестика и ступки. Затем измельченную смесь промывали водой для извлечения руды. Затем будет построена простая глиняная печь, в которой измельченная руда будет плавиться для извлечения меди. Для получения достаточно высокой температуры в печи, вероятно, потребовались бы древесный уголь и мехи. Расплавленную медь извлекали из плавильни и после смешивания с оловом и дальнейшей плавки отливали в виде бронзовых изделий.

Радиоуглеродный анализ материала, найденного на дне колокольни под землей на горе Парыс, дал дату около 3500 лет назад. Забавно думать, что человек бронзового века работал на горе Парыс так давно.
Тип медной руды, добытой в Майнидд Парис, содержал медно-серный минерал, называемый халькопиритом. Эксперименты показали, что если его нагреть на открытом огне, из руды образуется некоторое количество металлической меди.